Кратко и просто про суть квантовой телепортации

Когда вы представляете себе что-то связанное с понятием телепортация, то скорее всего подразумеваете, что объект в одном месте пропадает, а в другом месте чудесно появляется. С физической точки зрения это означает, что материальное тело исчезло в точке с одной координатой и оказалось в другой точке. В квантовом мире всё, как всегда, наоборот. Поэтому и квантовая телепортация — это не совсем-таки ожидаемый механизм течения процесса.

Явление квантовой телепортации основано на квантовой запутанности. Это, как Эйнштейн говорил, «чертовское действие на расстоянии». Если коротко, то оно заключается в том, что две частицы дублируют свое квантовое состояние, если являются запутанными. При этом неважно, на каком они расстоянии находятся друг от друга.

Мы можем щелкать тумблером и переключать эти квантовые состояния. Правда вместо тумблера в описании процесса используется эффект наблюдателя.

Эффект наблюдателя заключается в том, что при «наблюдении» некоторой физической системы то, что мы используем для ее измерения, влияет на саму эту систему. На уровне классической физики представить подобное явление просто невозможно.

Квантовая телепортация при этом проявляется только в одном. Частицы, которые были запутаны тем или иным способом, разносятся на некоторое расстояние. При изменении состояния одной из частичек вторая тоже мгновенно меняет состояние, невзирая на расстояние, образовавшееся между ними.

По сути дела, квантовая телепортация заключается только лишь в физическом перемещении частицы.

Способы могут использоваться самые разные. Во многих работах упоминается перемещение одной из запутанных частиц из пары по оптоволоконному кабелю посредством «проталкивания» её лазером.

Занятно и другое. Частая формулировка заголовка статьи про достижения в области квантовой телепортации звучит обычно как «учёным впервые удалось телепортировать частицу на 50 метров». Читатель сразу представит себе процесс из фильма «Муха». Там пропал — тут появился. Но нет. На самом деле речь идёт про перемещение одной частицы из запутанной пары по кабелю на 50 метров. Например, с помощью всё того же лазера. Это совершенно другая физика процесса относительно классического представления о телепортации.

Масла в огонь подливают и статьи, где название звучит как «учёные впервые смогли телепортировать квантовую частицу». Суть процесса вновь совсем другая.

Но что нам дает квантовая телепортация и само знание про её существование?

Во-первых, весьма полезно иметь представление о наличии подобного эффекта. Это делает квантовые миры ещё более интригующими. В очередной раз обычная логика переворачивается с ног на голову.

Во-вторых, квантовая телепортация открывает перед нами довольно интересные возможности относительно различных видов шифрования. Когда мы работаем с запутанными объектами, эти запутанные объекты могут хранить сложнейшие шифры. Это позволяет реализовать технологию квантового шифрования.

Если сильно утрировать понимание проблемы, то когда мы переносим одну из запутанных частиц, то принимающий компьютер ожидает получить её именно в нужном состоянии. Когда это массив частиц, то получится электронный код.

При этом никакая квантовая связь не подразумевает возможность прямого использования рассматриваемого эффекта. Проблема одна — для того, чтобы связь работала полноценно, нужно только одно условие. Оно ставит логику всей идеи «квантового телефона» под сомнение. Необходимо наличие дополнительного канала связи, который сможет передать исходное состояние квантовой частицы на другой конец провода. Поэтому, активно обсуждаемый «квантовый телефон» должен работать в паре с обычным GSM. В противном случае не ясно, как начать дешифрацию сигнала. Первое же измерение системы разрушит исходное состояние, а значит и информация будет потеряна.

Поэтому на данный момент практическое применение квантовой телепортации сводится только к использованию различных видов шифрования. Остальное вопрос весьма спорный и требующий тщательной проработки. Само собой, никакой полноценной телепортации объекта мы так выполнить не сможем и квантовая телепортация — это принципиально другое понятие.